Der Schwerpunkt der AG Hammerer ist die Implementierung von Konzepten der Quantenrechnern, Quantenkommunikation und Quantensimulation mit Atomen, Molekülen, Optischen- und Festkörpersystemen. Das Ziel ist, die außergewöhnlich präzise Quantenkontrolle dieser Systeme anzuwenden, um Quanteneffekte in einer makroskopischen Skala zu beobachten und zu nutzen. Derzeitige Aktivitäten umfassen beispielsweise stark mit Licht gekoppelte mikromechanische Oszillatoren und neue auf Ionenfallen basierte Quantenalgorithmen für atomare Uhren und Simulationen von Quantenfeldtheorien mit cavity-QED Systemen.
Die AG Lein befasst sich mit zeitabhängigen Phänomenen in Atomen und Molekülen, die unter dem Einfluss kurzer intensiver Laserpulse stehen. Von Interesse ist besonders die Erzeugung hochfrequenter kohärenter Strahlung. Diese Forschung ist stark numerisch geprägt und steht zum Teil in direktem Zusammenhang mit Experimenten am Institut für Quantenoptik. Aktuell arbeitet die AG verstärkt an der Dynamik in zirkular polarisierten Laserfeldern, weil diese in Kombination mit ausgerichteten Molekülen ein hohes Potential zur ultraschnellen Untersuchung von Molekülstrukturen bieten.
Die AG Santos arbeitet an der Theorie der ultra-kalten Gase, ein aktives Gebiet an der Schnittstelle zwischen Atom- und Molekülphysik, Quantenoptik, Statistischer Physik und der Physik der kondensierten Materie. Ultrakalte Gase stellen ein extrem kontrollierbares System für die Untersuchung der interessanten Eigenschaften von Mehrteilchensystemen dar. Derzeitige Schwerpunkte umfassen Spinor- und dipolar-Kondensate, stark-korrelierte Gase in optischen Gittern, eindimensionale Quantengase und synthetischen Magnetismus.
Die AG Weimer untersucht die Dynamik von offenen Quantensystemen und arbeitet an der Schnittstelle zwischen Quantenoptik, Festkörperphysik und Quanteninformation. Hierbei stehen sowohl fundamentale Fragestellungen wie die Eigenschaften von Phasenübergängen in offenen Systemen als auch quantentechnologische Anwendungen in den Bereichen Quantensimulation und -sensorik im Vordergrund. Zur Untersuchung dieser Systeme werden vor allem numerische Verfahren basierend auf einem Variationsprinzip für offene Systeme, Tensor-Netzwerk-Methoden sowie Monte-Carlo-Verfahren entwickelt und eingesetzt.
